Приложение Л
(рекомендуемое)
Л.1 Состав и последовательность расчета
В настоящем разделе приводится методика теплотехнических расчетов, позволяющая определить параметры теплового и влажностного режима стен с НФС.
Теплотехнический расчет состоит из:
подбора толщины утеплителя для стены с НФС, минимально необходимой для удовлетворения нормативным требованиям по сопротивлению теплопередаче;
расчета влажностного режима конструкции и проверки влажности материалов на удовлетворение нормативным требованиям;
уточнения характеристик материалов с учетом их средней влажности в расчетный период;
расчета воздухообмена в воздушной прослойке;
проверки достаточности количества удаляемой из воздушной прослойки влаги в расчетный период;
расчета требуемой величины сопротивления воздухопроницанию стены.
Л.2 Методика расчета
Л.2.1 Определяется требуемое сопротивление теплопередаче исходя из расчетных климатических характеристик района строительства и расчетных значений температуры проектируемого здания.
|
|
Л.2.2 Определяется предварительная толщина слоя теплоизоляции (Л.3).
Л.2.3 Из конструктивных соображений назначается толщина вентилируемой воздушной прослойки.
Л.2.4 С учетом этажности здания и района строительства определяется скорость движения воздуха в воздушной прослойке (Л.4).
Л.2.5 Определяется влажностный режим рассматриваемой конструкции (Л.5).
Л.2.6 По результатам п.5 при необходимости корректируются или добавляются слои пароизоляции и вносятся изменения в облицовочный слой конструкции.
Л.2.7 Рассчитывается парциальное давление водяного пара на выходе из воздушной прослойки (Л.6).
Л.2.8 По результатам п.7 проверяется возможность выпадения конденсата в воздушной прослойке и при необходимости корректируются толщина воздушной прослойки и зазор между плитками облицовки (Л.6).
Л.2.9 Рассчитывается требуемая величина сопротивления воздухопроницанию стены, достаточное чтобы фильтрация воздуха не нарушала теплового и влажностного состояния стены (Л.7).
Л.2.10 С учетом всех корректировок конструкции рассчитывается приведенное сопротивление теплопередаче стены (Л.8).
Л.3 Определение минимально необходимой толщины утеплителя фасадных систем с вентилируемой воздушной прослойкой.
Далее предполагается, что теплозащитные и геометрические характеристики всех элементов стены с НФС известны. В случае отсутствия каких-либо данных, их следует определять в соответствии с Е.3, Е.4.
Толщина теплоизоляционного слоя определяется по формуле
, (Л.1)
- требуемое сопротивление теплопередаче стены, (м·°С)/Вт, определяемое в соответствии с 5.2;
|
|
- толщина теплоизоляционного слоя, м;
- коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м·°С);
- толщина конструкционного слоя, м;
- коэффициент теплопроводности материала конструкционного слоя, Вт/(м·°С);
,,, - то же, что и в формуле (Е.1).
Л.4 Определение параметров воздухообмена в воздушной прослойке.
Движение воздуха в вентилируемой прослойке осуществляется за счет гравитационного (теплового) и ветрового напора. В случае расположения приточных и вытяжных отверстий на разных стенах скорость движения воздуха в прослойке может определяться по следующей формуле
, (Л.2)
где, - аэродинамические коэффициенты на разных стенах здания, по СП 20.13330;
- скорость движения наружного воздуха, м/с;
- коэффициент учета изменения скорости потока по высоте по СП 20.13330;
- разности высот от входа воздуха в прослойку до его выхода из нее, м;
, - средняя температура воздуха в прослойке и температура наружного воздуха, °С;
- сумма коэффициентов местных сопротивлений.
При расположении приточных и вытяжных отверстий воздушной прослойки на одной стороне здания, принимается и формула (Л.2) упрощается
. (Л.3)
В формулах (Л.2) и (Л.3) используется средняя температура воздуха в прослойке, которая в свою очередь зависит от скорости движения воздуха в прослойке
, (Л.4)
где
- предельная температура воздуха в прослойке, °С; (Л.5)
(Л.6)
условная высота, на которой температура воздуха в прослойке отличается от предельной температуры в раз (2,7) меньше, чем отличалась при входе в прослойку, м;
1005 Дж/(кг·°С) - удельная теплоемкость воздуха;
кг/м- средняя плотность воздуха в прослойке;
- термическое сопротивление стены от воздушной прослойки до наружного воздуха, м·°С/Вт;
- термическое сопротивление облицовочной плитки, м·°С/Вт.
Для расчета в качестве берется либо требуемое сопротивление теплопередаче из Л.3, либо приведенное сопротивление теплопередаче стены из Л.7 (в случае если принятая в проекте толщина утеплителя более чем на 20% отличается от минимально допустимой по Л.3).
Коэффициент теплоотдачи равен сумме конвективного и лучистого коэффициентов теплоотдачи .
Конвективный коэффициент теплоотдачи определяется по формуле
. (Л.7)
Лучистый коэффициент теплоотдачи определяется по формуле
, (Л.8)
где - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м·К), равный 5,77;
, - коэффициент излучения поверхностей, Вт/(м·К), в случае отсутствия данных по применяемым материалам принимаются равными 4,4 для минеральной ваты, 5,3 для неметаллической облицовки, 0,5 для облицовки полированным (со стороны прослойки) металлом;
- температурный коэффициент, который определяется по формуле
. (Л.9)
В процессе расчетов температура прослойки изменяется, но температурный коэффициент при этом изменяется слабо. Поэтому он находится один раз в начале расчетов для температуры.
Температура и скорость движения воздуха в прослойке находятся методом итераций: по формуле (Л.4) определяется средняя температура воздуха в прослойке с коэффициентом теплообмена в прослойке, затем по формуле (Л.2) или (Л.3) определяется средняя скорость движения воздуха в прослойке при полученной температуре, пересчитывается коэффициент теплообмена в прослойке, пересчитывается, по формуле (Л.4) определяется средняя температура воздуха в прослойке для скорости движения воздуха в прослойке, полученной на предыдущем шаге и т.д. На первом шаге средняя скорость движения воздуха в прослойке принимается равной 0 м/с. Шаги итерации продолжаются пока разница между скоростями воздуха на соседних шагах не станет меньше 5%.
В результате расчета находятся температура и скорость движения воздуха в прослойке, а также коэффициент теплообмена в прослойке.
Л.5 Расчет влажностного режима наружных стен с НФС с вентилируемой воздушной прослойкой.
|
|
Для определения таких характеристик конструкции, как долговечность и расчетная теплопроводность, рассчитывают влажностный режим конструкции в многолетнем цикле эксплуатации (нестационарный влажностный режим). В наружных граничных условиях учитывают сопротивление паропроницанию ветрозащиты и наружной облицовки, а также воздухообмен в воздушной прослойке.
Результатом расчета является распределение влажности по толщине конструкции в любой момент времени ее эксплуатации, по которому определяют эксплуатационную влажность материалов конструкции.
По результатам расчета устанавливают соблюдение двух требований к конструкции.
Максимальная влажность утеплителя не должна превышать критической величины, которую принимают равной сумме - расчетной влажности материала для условий эксплуатации Б для применяемого утеплителя и - предельно допустимого приращения влажности материала по таблице 10.
Средняя влажность утеплителя и основания в месяц наибольшего увлажнения не должна превышать расчетную влажность материала для условий эксплуатации.
Если для какого-либо из слоев конструкции требования к влажностному режиму стены не выполняются рекомендуется усиливать внутреннюю штукатурку, или увеличивать воздухообмен в воздушной прослойке, или уменьшать сопротивление паропроницанию ветрозащиты.
Дополнительным результатом расчета нестационарного влажностного режима является величина потока водяного пара из конструкции в воздушную прослойку мг/(ч·м) в наиболее холодный месяц.
Л.6 Расчет влажности воздуха на выходе из вентилируемой воздушной прослойки.
Давление водяного пара в воздушной прослойке определяется балансом пришедшей из конструкции в прослойку и ушедшей из прослойки наружу влаги. Расчет проводится для наиболее холодного месяца. Решение уравнения баланса описывается формулой
, (Л.10)
где - парциальное давление водяного пара в воздушной прослойке, Па;
- предельное парциальное давление водяного пара в прослойке, Па;
|
|
- условная высота, на которой парциальное давление водяного пара в прослойке отличается от предельного в раз (2,7) меньше, чем отличалось при входе в прослойку, м;
- парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па;
- сопротивление паропроницанию облицовки фасада, (м·ч·Па)/мг;
- коэффициент, определяемый по формуле , мг/(м·ч·Па);
- удельный поток пара из конструкции в воздушную прослойку, мг/(м·ч), определяется по результатам, Л.5.
Величина сравнивается с давлением насыщенного водяного пара при температуре воздуха, равной, и если , то принимаются меры по улучшению влажностного режима воздушной прослойки: увеличивается ширина воздушной прослойки, уменьшается высота непрерывной воздушной прослойки (устанавливаются рассечки вентилируемой прослойки), увеличивается ширина зазора между плитками облицовки.
В случае разделения вентилируемой прослойки рассечками следует предусматривать продухи для выхода воздуха из нижней части прослойки и забора воздуха в верхнюю часть прослойки. По возможности следует препятствовать смешиванию выбрасываемого и забираемого воздуха.
Л.7 Расчет требуемой величины сопротивления воздухопроницанию стены с НФС с вентилируемой воздушной прослойкой.
Требуемая воздухопроницаемость стены с облицовкой на относе, кг/(м·ч), определяется по формуле
, (Л.11)
где - параметр, получаемый из таблицы Л.1;
- полное сопротивление паропроницанию стены, (м·ч·Па)/мг.
Таблица Л.1 - Значения параметра для различных значений параметров и
| ||||||||||
0,005 | 0,01 | 0,015 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,06 | 0,08 | 0,1 | 0,12 | |
0,02 | 3,96 | 1,61 | 0,62 | |||||||
0,04 | 8,16 | 4 | 2,5 | 1,64 | 0,63 | |||||
0,06 | 6,17 | 4,05 | 2,92 | 1,66 | 0,92 | |||||
0,08 | 16,7 | 5,54 | 4,1 | 2,55 | 1,68 | 0,65 | ||||
0,1 | 10,5 | 5,24 | 3,39 | 2,38 | 1,22 | 0,51 | ||||
0,12 | 25,6 | 8,52 | 4,19 | 3,03 | 1,73 | 0,96 | 0,42 | |||
0,14 | 15,1 | 7,54 | 3,67 | 2,22 | 1,39 | 0,81 | ||||
0,16 | 34,9 | 11,6 | 5,8 | 2,69 | 1,79 | 1,17 | 0,7 | |||
0,18 | 19,8 | 9,92 | 4,92 | 2,17 | 1,51 | 1,02 | ||||
0,2 | 44,6 | 14,9 | 7,43 | 3,61 | 1,84 | 1,32 |
Параметр определяется по формуле
, (Л.12)
где - давление насыщенного водяного пара на границе между утеплителем и вентилируемой воздушной прослойкой, Па.
Параметр определяется по формуле
, (Л.13)
где - сопротивление влагообмену на наружной границе ограждающей конструкции, м·ч·Па/мг, определяемое по формуле
. (Л.14)
Полное сопротивление паропроницанию стены определяется как сумма сопротивлений паропроницанию всех слоев конструкции плюс сопротивления влагообмену на наружной и внутренней границах стены.
Воздухопроницаемость конструкции не должна превышать требуемую. Воздухопроницаемость конструкции определяется в соответствии с разделом 7 для условий наиболее холодного месяца.
Л.8 Для конструкции после всех корректировок уточняется приведенное сопротивление теплопередаче.
Приведенное сопротивление теплопередаче рассчитывается в соответствии с приложением Е.